JP4646554B2 - 生体インプラント用セラミックス部材及びその製造方法 - Google Patents
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Description
ジルコニアにアルミナを30容量%混合させたジルコニア/アルミナ複合セラミックス原料粉を圧縮成型した後焼結し、これを10×10×3mmに加工し、次いでアセトンおよび純水中で超音波洗浄した。この試料を、60℃に加温した12質量%フッ化水素酸水溶液中に30分間浸漬し[強酸処理工程]、取出した後、純水中で10分間の超音波洗浄を行った。この超音波洗浄を3回繰り返した後、室温で乾燥させ、その後1300℃で3時間加熱処理を行い[熱処理工程]、腐食を受けた結晶粒同士を拡散接合させた。この様にして得られた試料の表面における粗面の状態について走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察した。このSEM写真(上面からの写真)を図1に示す。また水平方向から観察したSEM写真を図2に示す。
上記実験例1と同様の方法で作製したセラミックス試料(リン酸カルシウム化合物の被膜コーティングを施したもの)を、体液と同等の無機イオン組成を有する擬似体液(37℃)に1〜3日間浸漬して、表面にアパタイト被膜(アパタイト層)を形成させた。
ジルコニアにアルミナを30容量%混合させたジルコニア/アルミナ複合セラミックス原料粉を、圧縮成型した後に焼結し、これを10×10×3mmに加工し、次いでアセトンおよび純水中で超音波洗浄した。次にこのセラミックス材をフッ化水素酸水溶液に浸漬して表面を粗面化した[強酸処理工程]。この強酸処理工程の際、フッ化水素酸水溶液処理条件(フッ酸濃度,温度,浸漬時間)を様々に変えることにより、表1に示す様にミクロ凸部の存在頻度が様々な試料を作製した。尚ミクロ凸部が25個/100μm2及び85個/100μm2のものは、6%フッ化水素酸水溶液を用い、浸漬時間及び温度を調節して作製し(試料No.1,2)、ミクロ凸部が160個/100μm2及び570個/100μm2のものは、12%フッ化水素酸水溶液を用い、浸漬時間及び温度を調節して作製した(試料No.3,4)。またフッ化水素酸水溶液処理を行わないもの(粗面化されていないもの)も作製した(試料No.5(比較材))。
ジルコニアにアルミナを30容量%混合させたジルコニア/アルミナ複合セラミックス原料粉に有機ビーズ(焼失性気孔形成材)を混合して成型し、その後焼結して、口径約200μmおよび800μmの孔(マクロ凹部)を形成したマクロ多孔試料(凹凸部を有するもの)を作製した。この材料の実体顕微鏡写真を図6に示す。
ジルコニアにアルミナを30容量%混合させたジルコニア/アルミナ複合セラミックス原料粉を圧縮成型した後焼結し、これを10×10×3mmに加工し、次いでアセトンおよび純水中で超音波洗浄した。尚これをセラミックス基材とする。一方ジルコニア粉末(上記ジルコニア/アルミナ複合セラミックス原料粉と同じ結晶相を有する)をエタノール中に分散させ、5mass/vol.%のジルコニア粉末分散液を調製した。この分散液に上記セラミックス基材を浸した後直ぐに取り出して室温で乾燥させ、更にこの操作を2回繰り返した(該操作を合計3回)[粉末付着工程]。これによりセラミックス基材表面にセラミックス粉末が付着したものが得られた。次いでこれを1300℃で3時間加熱処理を行い[熱処理工程]、上記付着粉末をセラミックス基材に拡散接合させた。この様にして得られた試料の表面における粗面の状態について走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察した。このSEM写真(上面からの写真)を図7に示す。
ジルコニアにアルミナを30容量%混合させたジルコニア/アルミナ複合セラミックス原料粉を圧縮成型した後焼結し、これを10×10×3mmに加工し、次いでアセトンおよび純水中で超音波洗浄した。この試料を4つ作製し、まず1の試料については、このままとし(試料No.6:「未処理材」)、他の1の試料については、#600アルミナスラリーを用いて研磨を施した後、室温の12質量%フッ化水素酸水溶液に30分間浸漬し、次いで純水中で10分間の超音波洗浄を3回行った(従来例[2]の方法)(試料No.7:「研磨+エッチング材」)。更に他の1の試料については、60℃の12質量%フッ化水素酸水溶液に30分間浸漬し[強酸処理工程]、純水中で10分間の超音波洗浄を3回行った後、1300℃で3時間加熱処理を行った[熱処理工程](本発明の製造方法〔その1〕)(試料No.8:「エッチング+加熱材」)。残りの1の試料については、5mass/vol.%のジルコニア粉末分散液に浸して引き上げる操作を3回行い[粉末付着工程]、1300℃で3時間加熱処理を行った[熱処理工程](本発明の製造方法〔その2〕)(試料No.9:「粉末付着+加熱材」)。
Claims (10)
- 生体インプラント用のセラミックス部材であって、
該セラミックス部材は、ジルコニアを含むセラミックス部材であり、生体骨と対面する部分を粗面状に形成した表面層を備え、この表面層を構成するセラミックスの正方晶ジルコニアまたは単斜晶ジルコニアに着目したときに、その存在率(質量%)と、前記粗面における凹部深さに対して2倍以上深くセラミックス部材内部に入ったセラミックス部材深部における当該着目した結晶相の存在率(質量%)との差が質量%で3ポイント以内であり、
前記粗面における凸部が、走査型電子顕微鏡を用いて10,000〜20,000倍で観察したときに1〜2500個/100μm2存在することを特徴とする生体インプラント用セラミックス部材。 - 前記粗面の少なくとも凹部内に、生体骨との親和性を有する物質が担持されたものである請求項1に記載の生体インプラント用セラミックス部材。
- 前記粗面は、前記セラミックス部材の生体骨と対面する部分に形成された凹凸部の表面に形成されたものであり、
前記凹凸部における凹部は、平面視で最大長さ部分が50〜1000μmの大きさを有し、且つ該凹部は実体顕微鏡を用いて10〜15倍で観察したときに10〜500個/cm2存在する請求項1または2に記載の生体インプラント用セラミックス部材。 - 前記セラミックス部材がジルコニア系複合セラミックスである請求項1〜3のいずれかに記載の生体インプラント用セラミックス部材。
- 前記生体骨との親和性を有する物質がカルシウム塩化合物である請求項2〜4のいずれかに記載の生体インプラント用セラミックス部材。
- 最表面側にアパタイトを主成分とする被膜を備えたものである請求項1〜5のいずれかに記載の生体インプラント用セラミックス部材。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の生体インプラント用セラミックス部材を製造する方法であって、
前記粗面が、
ジルコニア含有セラミックス基材を、強酸溶液を用いて腐食させる工程と、
次いで1000〜1800℃で熱処理する工程を用いて形成されることを特徴とする生体インプラント用セラミックス部材の製造方法。 - 請求項1〜6のいずれかに記載の生体インプラント用セラミックス部材を製造する方法であって、
前記粗面が、
ジルコニア含有セラミックス基材表面にセラミックス粉末を付着させる工程と、
次いで1000〜1800℃で熱処理する工程を用いて形成されることを特徴とする生体インプラント用セラミックス部材の製造方法。 - その後、生体骨との親和性を有する物質を担持させる請求項7または8に記載の生体インプラント用セラミックス部材の製造方法。
- その後更にアパタイトを主成分とする被膜を形成する請求項9に記載の生体インプラント用セラミックス部材の製造方法。
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